KR20100117752A - 무선 통신 시스템에서 부하 균등화를 위한 핸드오버 수행 방법 및 이를 위한 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 무선 통신 시스템에서 부하 균등화를 위한 기지국의 핸드오버 수행 방법은 소스 셀에 포함된 단말들 중 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들을 판별하는 핸드오버 가능 단말 판별 단계, 과부하 종류에 따라 타겟 셀을 선정하는 셀 선정 단계, 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 것으로 판별된 단말들 중 역 핸드오버 가능성이 있는 단말들을 필터링하는 필터링 단계, 및 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 것으로 판별된 단말들 중 필터링 되지 않은 단말들의 핸드오버 우선순위를 결정하는 우선순위 결정단계, 및 상기 선정된 타겟 셀로 상기 필터링 되지 않은 단말들을 상기 우선순위에 따라 핸드오버 하는 핸드오버 실행 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 부하 균등화를 수행하기 위하여 발생하는 추가적인 오버헤드를 감소시켜 효율적으로 셀의 부과되는 부하를 관리할 수 있다. 또한 본 발명에 의하면 이미 부하가 높은 셀에 추가적으로 부하를 증가시키는 문제점을 해결할 수 있다.
부하 균등화, 전력 제어

Description

무선 통신 시스템에서 부하 균등화를 위한 핸드오버 수행 방법 및 이를 위한 시스템{Method and system for performing handover to achieve load-balancing in wireless communication system}
본 발명은 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 무선 통신 시스템에서 기지국 간의 부하 균등화를 위한 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것이다.
UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service) 시스템은, 유럽식 이동통신 시스템인 GSM(Global System for Mobile Communications)과 GPRS(General Packet Radio Services)을 기반으로 하고 광대역(Wideband) 부호분할 다중접속(Code Division Multiple Access, 이하 WCDMA라 한다)을 사용하는 제3 세대 비동기 이동통신 시스템이다.
현재 UMTS 표준화를 담당하고 있는 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서는 UMTS 시스템의 차세대 이동통신 시스템으로서 LTE(Long Term Evolution)에 대한 논의가 진행 중이다. LTE는 최대 300 Mbps 정도의 전송 속도를 가지는 고속 패킷 기반 통신을 구현하는 기술로서 2010년 정도에 상용화하는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위해 여러 가지 방안이 논의되고 있는데, 예를 들어 네트 워크의 구조를 간단히 해서 통신로 상에 위치하는 노드의 수를 줄이는 방안이나, 무선 프로토콜들을 최대한 무선 채널에 근접시키는 방안 등이 논의 중에 있다.
한편 LTE 시스템에서는 한 셀의 부하가 높아졌을 경우, 해당 셀의 부하를 줄이기 위한 방법으로, 현재 셀에 접속되어 있는 단말들 중 일부를 이웃 셀에 접속하도록 하는 방법이 사용된다. 이를 위하여 종래에는 물리적으로 상향 링크/하향 링크 전력을 제어함으로써 셀의 물리적 커버리지를 조절하는 전력 제어를 이용한 부하 균등화 방법이 제안되었다. 그러나 전력 제어를 이용한 부하 균등화 방법에 의하는 경우, 셀 간의 간섭에 의한 역효과, 즉 이웃한 셀과의 중첩 영역에 위치한 단말을 제어하기 위해 전력을 조정할 경우, 인접한 다른 단말에게 영향을 미칠 수 있다는 문제점이 있다.
또한 부하 균등화 방법의 대상이 되는 단말을 즉 셀 커버리지의 가장자리에 위치한 단말을 판별하기 위하여 종래에는 RRC(Radio Resource Control) 접속이 맺어져 있는 모든 액티브 단말에게 RRC 메시지를 보냄으로써, 단말이 추가적인 측정 리포트를 수행하도록 하는 기법이 제안되었다. 그러나 이 기법에 의할 경우, 모든 액티브 단말에게 RRC 메시지를 전용 채널을 통하여 각각 송신하여야하므로 기지국 입장에서는 오버헤드가 증가한다는 문제점이 있다.
본 발명인 무선 통신 시스템에서 부하 균등화를 위한 기지국의 핸드오버 수행 방법 및 이를 위한 시스템은 단말과 기지국의 추가적인 오버헤드를 최소한으로 유지하면서 기지국간의 부하 균등화를 효과적으로 수행하는 것을 목적으로 한다. 또한 본 발명인 무선 통신 시스템에서 기지국 간의 부하 균등화를 위한 방법 및 이를 위한 시스템은 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말을 판별하기 위하여 추가적으로 발생하는 단말과 기지국 간의 오버헤드를 감소시키고, 부하 균등화를 위해 추가적으로 단말에서 수행하는 측정 작업에 의한 부하를 감소시키는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 무선 통신 시스템에서 부하 균등화를 위한 기지국의 핸드오버 수행 방법은 소스 셀에 포함된 단말들 중 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들을 판별하는 핸드오버 가능 단말 판별 단계, 과부하 종류에 따라 타겟 셀을 선정하는 셀 선정 단계, 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 것으로 판별된 단말들 중 역 핸드오버 가능성이 있는 단말들을 필터링하는 필터링 단계, 및 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 것으로 판별된 단말들 중 필터링 되지 않은 단말들의 핸드오버 우선순위를 결정하는 우선순위 결정단계, 및 상기 선정된 타겟 셀로 상기 필터링 되지 않은 단말들을 상기 우선순위에 따라 핸드오버 하는 핸드오버 실행 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 핸드오버 가능 단말 판별 단계는 상기 소스 셀에 포함된 단말들의 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator, CQI)를 이용하여 상기 소스 셀에 포함된 단말들 중 상기 핸드오버 가능 지역에 위치할 가능성이 큰 단말들을 선별하는 단계, 부하 상태를 모니터링 하는 단계, 상기 부하 상태가 임계치를 초과하는 경우, 상기 선별된 단말들을 제어하여 상기 핸드오버 가능 지역에 위치하는지 여부를 판단하게 하고, 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 경우 상기 기지국으로 보고 메시지를 전송하도록 하는 단계, 및 상기 보고 메시지를 전송한 단말들을 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들로 판별하는 단계인 것을 특징으로 한다.
나아가 상기 필터링 단계는 상기 선정된 타겟 셀이 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 것으로 판별된 단말이 상기 소스 셀에 접속하기 직전에 접속했었던 셀인지 여부를 판단하는 단계, 상기 타겟 셀이 상기 직전에 접속했었던 셀로 판단된 경우, 상기 타겟 셀에서 상기 소스 셀로의 핸드오버가 부하 균등화로 인한 것인지 판단하는 단계, 및 상기 핸드오버가 부하 균등화로 인한 것인 경우, 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 것으로 판별된 단말의 핸드오버는 수행하지 않는 단계;인 것을 특징으로 한다.
또한 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 무선 통신 시스템은 소스 셀을 제어하는 기지국과 상기 소스 셀에 포함된 단말들을 포함하며 상기 기지국은 상기 소스 셀에 포함된 단말들 중 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들을 판별하고, 상기 기지국의 과부하 종류에 따라 타겟 셀을 선정하고, 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들 중 역 핸드오버 가능성이 있는 단말들을 필터링하며, 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들 중 필터링 되지 않은 단말들의 핸드오버 우선순위를 결정하여, 상기 선정된 타겟 셀로 상기 필터링 되지 않은 단말들을 상기 우선순위에 따라 핸드오버 하여 부하 균등화를 실행하는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 기지국은 상기 소스 셀에 포함된 단말들의 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator, CQI)를 이용하여 상기 소스 셀에 포함된 단말들 중 상기 핸드오버 가능 지역에 위치할 가능성이 큰 단말들을 선별하고, 자신의 부하 상태를 모니터링 하여 상기 부하 상태가 임계치를 초과하는 경우, 상기 선별된 단말들을 제어하여 상기 핸드오버 가능 지역에 위치하는지 여부를 판단하도록 하고, 보고 메시지를 전송한 단말들을 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들로 판별하며, 상기 선별된 단말들은 상기 핸드오버 가능 영역에 위치하는지 여부를 판단하여, 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 경우 상기 기지국으로 상기 보고 메시지를 전송하는 것을 특징으로 한다.
나아가 상기 기지국은 상기 선정된 타겟 셀이 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 것으로 판별된 단말이 상기 소스 셀에 접속하기 직전에 접속했었던 셀인지 여부를 판단하고, 상기 타겟 셀이 상기 직전에 접속했었던 셀로 판단된 경우, 상기 타겟 셀에서 상기 소스 셀로의 핸드오버가 부하 균등화로 인한 것인지 판단하며, 상기 핸드오버가 부하 균등화로 인한 것인 경우, 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 것으로 판별된 단말의 핸드오버는 수행하지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 무선 통신 시스템에서 부하 균등화를 위한 기지국의 핸드오버 수 행 방법 및 이를 위한 시스템에 의하면 부하 균등화를 수행하기 위하여 발생하는 추가적인 오버헤드를 감소시켜 효율적으로 셀의 부과되는 부하를 관리할 수 있다. 또한 본 발명의 무선 통신 시스템에서 기지국 간의 부하 균등화를 위한 방법 및 이를 위한 장치에 의하면 이미 부하가 높은 셀에 추가적으로 부하를 증가시키는 문제점을 해결할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이때 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 또한 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다.
또한 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
또한 본 발명의 실시예의 용어는 3GPP LTE 시스템 규격에 따르기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 개략적인 구조를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템에서, 무선 액세스 네트워크(Evolved Radio Access Network: 이하 E-RAN이라 칭함)(110, 112)는 ENB(Evolved Node B)(120, 122, 124, 126, 128)와 EPC(Evolved Packet Core)(130, 132)의 2 노드 구조로 이루어진다.
UE(User Equipment)(101)는 E-RAN(110, 112)에 의해 IP(Internet Protocol) 네트워크(114)로 접속한다. ENB(120, 122, 124, 126, 128)는 기존의 Node B에 대응되는 노드로 사용자 UE(101)와 무선 채널로 연결된다. 최대 300 Mbps의 전송 속도를 구현하기 위해서 무선 통신 시스템은 20 MHz 대역폭에서 직교 주파수 분할 다중 방식(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 이하 OFDM이라 한다)을 무선 접속 기술로 사용한다. 그리고 채널 상태에 맞춰 변조 방식(modulation scheme)과 채널 코딩률(channel coding rate)을 결정하는 적응 변조 코딩(Adaptive Modulation & Coding, 이하 AMC라 한다) 방식이 적용된다.
이하에서는, ENB(120, 122, 124, 126, 128) 및 EPC(130, 132)를 포함하는 E-RAN(110, 112)를 기지국으로 UE(101)를 단말로 칭하기로 한다.
도 2는 전력 제어를 통하여 셀 커버리지를 제어하고, 이를 통해 부하 균등화를 수행하는 방법을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2를 참조하여 설명하면, 한 셀을 담당하는 기지국(201)에서 처리하는 부하가 높아졌을 경우, 해당 셀을 담당하는 기지국(201)에서 처리하는 부하를 줄이기 위한 방법으로 일반적으로 전력 제어를 이용한 부하 균등화 방법이 이용된다. 이를 보다 자세히 설명하자면, 해당 셀을 담당하는 기지국(201)에 접속되어 있는 단말들(203, 203, 204)을 이웃 셀을 담당하는 기지국(202)에 접속하도록 하기 위하여 물리적으로 상향 링크/하향 링크 전력을 제어하여 기지국들(201, 202)이 담당하는 셀의 물리적 커버리지를 조절하는 것이다.
부하 균등화 방법을 적용함에 있어, 이웃 셀을 담당하는 기지국(202)에 접속시키고자 하는 즉 핸드오버 시키고자 하는 단말을 검출하는 작업이 필요하다. 이를 위하여 셀 커버리지의 가장 자리에 위치한 단말을 판별하여야 한다. 기지국(201)에서 처리하는 부하가 일정 수준 되면, 이후의 부하 균등화를 수행하기 위하여 핸드오버가 이루어져야 하며, 핸드오버 가능 영역에 위치하는 단말(204, 205)을 판별하기 위해 RRC 재설정 시그널링(reconfiguration signaling)을 통해 해당 셀 내의 모든 단말들(203, 204, 205)에게, 새로운 측정 파라미터(serving cell offset 또는 CIO)값을 전송한다. RRC 재설정 메시지를 수신한 해당 셀 내의 모든 액티브 단말들이 주위 셀에 대해 측정을 수행 하여 새로운 기준에 의하여 셀 가장자리에 위치한 단말인지 여부를 보고하는 방법이다. 여기서 새로 수신된 파라미터에 의해 정의되는"핸드오버 가능영역"은 기존의 핸드오버 영역에 비해서 넓은 지역을 나타낸다.
그러나 전력 제어를 이용한 부하 균등화 방법에 의하는 경우, 셀 간의 간섭에 의한 역효과, 즉 이웃한 셀과의 중첩 영역에 위치한 단말을 제어하기 위해 전력을 조정할 경우, 인접한 다른 단말에게 영향을 미칠 수 있다는 문제점이 있다.
또한 부하 균등화에 이용되는 단말을 선별하는 과정에서도 모든 액티브 단말에게 RRC 메시지를 전용 채널을 통하여 각각 송신하여야 하므로 기지국에서 처리하는 부하의 오버헤드가 증가한다. 부하가 이미 일정 수준 이상이 된 기지국이 이를 효율적으로 분산시키기 위하여 부하 균등화를 수행하는 것임에도 불구하고, 추가 프로시저에 의한 오버헤드가 크다면, 기지국의 부하가 오히려 늘어나서 과부하를 초래하는 결과를 낳을 수 있다는 문제점이 존재한다.
이하에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 물리적인 전력을 변경하지 않고, "핸드오버 가능 영역"에 위치한 단말을 판별하여, 핸드오버를 앞당겨 수행하는 방식의 핸드오버 기반 부하 균등화 기법을 제안한다. 구체적으로, 부하 균등화 기법을 수행하기 위하여 핸드오버 영역에 위치한 단말들의 핸드오버를 기지국의 판단하여 앞당기거나 지연시킨다. 이를 위하여 1) 핸드오버 가능한 영역에 위치한 단말들을 판별하는 방법과 2) 핸드오버 가능한 단말들 중에서, 자원 사용 패턴에 기반을 두어 핸드오버를 진행 시킬 단말들의 우선순위를 결정하는 방법을 제안한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 핸드오버 영역과 핸드오버 가능 영역을 비교한 도면이다.
도 3을 참조하여 설명하면, 핸드오버 영역(301)은 기존의 핸드오버 측정 설정 파라미터에 의하여 핸드오버 이벤트가 실행되는 영역을 지칭한다.
한편 핸드오버 가능 영역(302)은 이웃 셀을 제어하는 기지국에서 전송되는 신호의 세기가 핸드오버가 가능할 정도로 충분히 강한 영역을 지칭하며 새로 수신된 파라미터에 의해 정의된다. 또한 새로 수신된 파라미터에 의해 정의된 핸드오버 가능 영역(302)은 핸드오버 영역(301) 보다 일반적으로 넓은 영역이다.
이하에서는 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들을 판별하는 기법으로 다음의 세 가지 방법을 제안한다. 첫째로 주기적으로 핸드오버 가능 영역 인지 여부를 측정하고 보고하는 기법이고, 둘째로 부하 균등화 측정 지시자를 방송 채널을 통하여 수신한 경우에만 핸드오버 가능 영역 인지 여부를 측정하고 보고하는 기법이며, 마지막으로 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator, CQI)에 기반을 두어 핸드오버 가능 영역인지 여부를 측정하고 보고하는 기법이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들을 판별하는 방법을 도시하는 순서도이다. 특히 도 4의 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들을 판별하는 방법은 상술한 주기적으로 핸드오버 가능 영역 인지 여부를 측정하고 보고하는 기법을 이용한다.
도 4를 참조하여 설명하면, 단계 401에서 아이들 상태로 동작 중인 단말은 기지국으로 RRC 접속 메시지를 전송한다. RRC 접속 메시지를 수신한 기지국은 단계 402에서 측정 파라미터를 설정한다. 각각의 단말이 아이들 상태에서 RRC 접속을 수행함으로써 액티브 상태로 동작 모드가 변경될 때 기지국은 단계 403에서 단말로 RRC 재설정 메시지를 전송한다. 본 발명에서 RRC 재설정 메시지는 단계 402에서 설정한 측정 파라미터를 포함한다.
보다 자세히 설명하면, 위 측정 파라미터는 주기와 이벤트 발생 조건 즉 핸드오버 가능 영역에 위치하는지 여부가 결합한 형태이며, 단말은 매 주기마다 이벤트 발생 조건을 만족하는 경우, 즉 자신이 핸드오버 가능 영역에 위치하는지 여부를 측정하고, 이를 만족하는 경우 기지국으로 보고한다. 다시 말해, 단계 404에서 설정된 주기마다 이벤트 발생 조건을 측정, 즉 핸드오버 가능 영역에 위치하는지 여부를 측정하고, 이벤트 발생 조건이 불만족 한다면, 한 주기가 지난 이후 단계 405에서 이벤트 발생 조건을 재측정한다. 또한 단계 406에서 재측정을 수행한 결과, 이벤트 발생 조건을 만족한다면 단말은 단계 407에서 기지국으로 측정 보고 메 시지를 전송한다.
계속하여, 기지국은 단계 408에서 측정 보고 메시지를 전송한 단말들 중 핸드오버를 수행할 단말들의 우선순위를 설정하는 핸드오버 프로세스를 진행한다. 단계 408에 관하여는 이후 자세히 설명한다.
이러한 방법은 종래의 방식과는 달리, 기지국이 이미 액티브 모드로 변경된 단말에게 RRC 메시지를 추가적으로 전송할 필요가 없다는 점에서, 기지국 및 단말의 부하를 줄이는 효과가 있다. 한편 기지국의 부하 상태에 상관없이, 각 단말은 RRC 접속 시에 수신한 추가적인 측정 파라미터를 기반으로 하여 기지국에 측정 결과를 보고한다. 즉, 기지국의 부하가 낮은 상태일지라도, 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말은 측정 보고를 하게 되는 단점이 있을 수 있다. 그러나 이러한 단말의 상향 링크 측정 부하를 줄이기 위해, 본 발명에서는 주기를 핸드오버 이벤트가 발생하는 주기에 비해 상대적으로 길게 설정함으로써 해결할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들을 판별하는 방법을 도시하는 순서도이다. 특히 도 4의 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들을 판별하는 방법은 상술한 부하 균등화 측정 지시자를 방송 채널을 통하여 수신한 경우에만 핸드오버 가능 영역 인지 여부를 측정하고 보고하는 기법을 사용한다.
도 5를 참조하여 설명하면, 단계 501에서 아이들 상태로 동작 중인 단말은 기지국으로 RRC 접속 메시지를 전송한다. RRC 접속 메시지를 수신한 기지국은 단계 502에서 측정 파라미터를 설정한다. 각각의 단말이 아이들 상태에서 RRC 접속을 수 행함으로써 액티브 상태로 동작 모드가 변경될 때 기지국은 단계 503에서 단말로 RRC 재설정 메시지를 전송한다. 이 RRC 재설정 메시지는 단계 502에서 설정한 측정 파라미터가 포함되어 있다.
단계 504에서 기지국은 부하 상태를 모니터링 하여 부하가 임계치를 초과하는지 여부를 검사한다. 만약 부하가 임계치를 초과한다면, 기지국은 단계 505에서 다음 SIB(System Information Block) 주기에 핸드오버 가능 지역에 위치하는지 여부를 측정하라는 명령인 측정 지시자를 포함하는 SIB 방송 메시지를 단말로 전송한다.
계속하여 단계 506에서 단말은 측정을 수행하고, 단계 507에서 측정을 수행한 결과 이벤트 발생 조건을 만족하는지 여부, 즉 자신이 핸드오버 가능 영역에 위치하는지 여부를 판단한다. 이후 이벤트 발생 조건을 만족한다면, 단말은 단계 508에서 기지국으로 측정 보고 메시지를 전송한다.
또한, 기지국은 단계 509에서 측정 보고 메시지를 전송한 단말들 중 핸드오버를 수행할 단말을 선택 또는 우선순위를 설정하여 핸드오버를 진행한다. 단계 509에 관하여는 이후 자세히 설명한다.
도 5의 방법은 도 4의 방법과 유사하나, 주기적으로 측정하고 보고하는 대신 , 기지국으로부터 측정 지시자를 방송 채널을 통하여 수신했을 경우에만 측정을 수행하는 점에서 차이가 있다. 즉, 아이들 상태에 있는 단말의 RRC 접속이 이루어졌을 때, 단말은 미리 측정 관련 파라미터를 수신한다. 따라서 단말은 기지국으로부터 측정 지시자를 방송 채널을 통하여 수신했을 경우에만 자신이 핸드오버 가능 영역에 위치하는지 여부를 측정한다. 기존 LTE 시스템에서는 액티브 단말이 주기적으로 SIB를 방송 채널에서 읽는 기능이 존재하므로, 기존의 SIB 메시지에 측정 실행 관련 필드를 추가함으로써 구현할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들을 판별하는 방법을 도시하는 순서도이다. 특히 도 6의 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들을 판별하는 방법은 상술한 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator, CQI)에 기반을 두어 핸드오버 가능 영역인지 여부를 측정하고 보고하는 기법을 사용한다.
도 6을 참조하여 설명하면, 단계 601에서 기지국은 채널 품질 지시자를 기반으로 하여 단말들의 그룹을 선별한다. 보다 자세히 기지국은 제어하는 모든 단말들 중 채널 품질 지시자를 기반으로 핸드오버 가능 영역에 위치할 가능성이 큰 단말들의 그룹을 선별한다. 또한 단계 602에서 기지국은 부하 상태를 모니터링 하여 부하가 임계치를 초과하는지 여부를 검사한다. 만약 부하가 임계치를 초과한다면, 기지국은 선별된 단말들의 그룹으로 핸드오버 가능 영역에 위치하는지 여부를 판단하기 위한 측정을 요청하는 RRC 재설정 메시지를 단계 603에서 전용 채널을 통하여 송신한다.
계속하여 단계 604에서 단말은 측정을 수행하고, 단계 605에서 측정을 수행한 결과 이벤트 발생 조건, 즉 자신이 핸드오버 가능 영역에 위치하는지 여부를 판단한다. 이후 이벤트 발생 조건을 만족한다면, 단말은 단계 606에서 기지국으로 측정 보고 메시지를 전송한다.
또한, 기지국은 단계 607에서 측정 보고 메시지를 전송한 단말들 중 핸드오버를 수행할 단말을 선택 또는 우선순위를 설정하여 핸드오버를 진행한다. 단계 607에 관하여는 이후 자세히 설명한다.
이러한 기법은 종래 기법과 유사하지만, 부하가 일정 임계치에 근접했을 경우 해당 셀의 모든 단말들에게 보고를 요청하는 것이 아닌, 핸드오버 가능 영역에 위치할 가능성이 높은 단말들에게 우선적으로 보고를 요청한다는 점이다. 이러한 기법을 통하여 모든 단말들에게 RRC 메시지를 수신할 때 발생하는 과도한 오버헤드를 감소시킬 수 있다. 또한 도 4와 도 5에서 설명한 기법에 비하여 표준 스펙을 변경하지 않고도 적용할 수 있다는 장점이 있다.
이하에서는 측정 보고 메시지를 전송한 단말들 중 핸드오버를 수행할 단말을 선별하고, 우선순위를 설정하여, 핸드오버를 실행하는 방법에 관하여 설명한다. 본 발명의 우선순위를 설정하는 기법은 3단계로 이루어지며, 첫째로 핸드오버가능 영역에 위치한 단말들 중에서 부하 균등화로 인하여 발생하는 핑퐁 현상을 막기 위한 필터링 작업을 수행한다. 둘째로 필터링 이후 남은 단말들 중에서, 단말의 자원 사용 패턴과 셀을 제어하는 기지국의 부하의 타입과 부하 레벨을 고려하여 핸드오버 수행시킬 단말들의 우선순위를 설정한다. 마지막으로 이웃 셀들을 제어하는 기지국들의 부하를 고려하여 핸드오버의 타겟 셀을 선정한다. 아래에서는 각각의 단계에 관하여 보다 자세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 부하 균등화를 실행하기 위한 핸드오버 절차를 설명하는 순서도이다.
도 7을 참조하여 설명하면, 단계 701에서 기지국은 부하 균등화를 위한 핸드오버를 실행하기 위하여 핸드오버 준비 메시지를 주변 셀들로 전송한다. 또한 단계 702에서 기지국은 주변 셀들로부터 ACK 메시지를 수신하고, 단계 703에서 ACK 메시지를 전송한 주변 셀들 중에서 실제 핸드오버를 수행할 타겟 셀을 선정한다. 이하에서는 타겟 셀을 선정하는 과정에 관하여 구체적으로 설명한다.
우선 소스 셀, 즉 부하 균등화를 위하여 핸드오버를 개시하고자 하는 셀을 제어하는 기지국이 하드웨어 과부하가 발생하여 부하 균등화를 시도하는 경우라면, ACK 메시지를 전송한 주변 셀을 제어하는 기지국들 중 하드웨어 과부하가 적은 순서대로 우선순위를 결정하여 타겟 셀을 선정한다.
또한 소스 셀을 제어하는 기지국이 상향 링크 전송 자원에 과부하가 발생하여 부하 균등화를 시도하는 경우라면, ACK 메시지를 전송한 주변 셀을 제어하는 기지국들 중 상향 링크 전송 자원에 과부하가 적은 순서대로 우선순위를 결정하여 타겟 셀을 선정한다. 마찬가지로 소스 셀을 제어하는 기지국이 하향 링크 전송 자원에 과부하가 발생하여 부하 균등화를 시도하는 경우라면, ACK 메시지를 전송한 주변 셀을 제어하는 기지국들 중 하향 링크 전송 자원에 과부하가 적은 순서대로 우선순위를 결정하여 타겟 셀을 선정한다.
한편 부하 균등화에 의하여 단말을 핸드오버 할 경우, 타겟 셀에서 다시 이전의 소스 셀로 해당 단말을 역 핸드오버 시킬 가능성이 높다. 이는 타겟 셀의 핸드오버 실행과 관련된 단말의 측정 파라미터 값은 소스 셀의 부하 균등화 동작에 부합하게 동기화되는 것이 아니기 때문이다. 이러한 부하 균등화에 의한 핑 퐁(ping-pong)을 방지하기 위해 단계 704 내지 단계 706과 같은 필터링 기법을 수행한다.
구체적으로, 기지국은 단계 704에서 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들의 선정된 타겟 셀이 바로 직전에 접속했던 소스 셀인지 판단한다. 또한 단계 704에서 핸드오버의 타겟 셀이 바로 직전에 접속했던 소스 셀이라고 판단된 경우. 단계 705에서 기지국은 현재 소스 셀에 접속되어 있는 체류 시간이 임계 시간보다 짧은지 판단한다. 임계 시간은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 시스템과 채널 환경에 따라 임의로 설정할 수 있는 값이다.
계속하여, 단계 705에서 체류 시간이 임계 시간보다 짧다고 판단된 경우. 단계 706에서 기지국은 직전의 핸드오버 이유가 부하 균등화를 위한 핸드오버였는지를 판단한다. 단계 706에서 직전의 핸드오버 이유가 부하 균등화를 위한 핸드오버라고 판단된 경우, 기지국은 단계 707에서 해당 단말에 대한 핸드오버 이벤트는 무시한다. 즉 부하 균등화에 의한 핑퐁(ping-pong)을 방지하기 위해 필터링한다.
한편 단계 704에서 타겟 셀이 바로 직전에 접속했던 셀이 아니라고 판단된 경우, 단계 705에서 현재 소스 셀에 접속되어 있는 체류 시간이 임계 시간보다 길다고 판단된 경우, 및 단계 706에서 직전의 핸드오버가 부하 균등화를 위한 핸드오버가 아니라고 판단된 경우에는, 단계 708에서 필터링 되지 않는 핸드오버 가능영역에 속한 단말들의 핸드오버 우선순위를 결정한다. 이하에서는 핸드오버 우선순위를 결정하는 방법에 관하여 구체적으로 설명한다.
우선 필터링 되지 않는 핸드오버 가능영역에 속한 단말들 중 부하 균등화와 상관없이 기존의 핸드오버 개시 결정 조건을 만족하는 단말들을 우선적으로 핸드오버를 개시할 단말들로 선정한다.
한편 기존의 핸드오버 개시 결정 조건을 만족하지 않는 단말들은 과부하의 종류에 따라서 우선순위를 결정하며, 또한 핸드오버를 진행하고자 하는 설정된 개수의 단말들을 선정한다. 예를 들어, 아래 수학식을 통하여
Figure 112009025297110-PAT00001
을 결정하고, 그 크기에 따라 우선순위를 결정할 수 있다.
<수학식>
Figure 112009025297110-PAT00002
특히 위 수학식을 살펴보면
Figure 112009025297110-PAT00003
은 단말의 UL(UpLink) 자원 사용량, DL(DownLink) 자원 사용량, TNL(Transport Network Layer) 자원 사용량 및 HW 자원 사용량 등을 종합하여 결정되며, 특히
Figure 112009025297110-PAT00004
을 계산함에 있어, 가중치
Figure 112009025297110-PAT00005
은 기지국의 과부하가 어떤 종류의 과부하인지 여부에 따라 당업자에 의하여 임의로 설정될 수 있음은 자명하다.
마지막으로, 단계 709에서 기지국은 단계 706에서 결정된 단말들의 우선순위 및 핸드오버를 실행할 단말들의 개수에 따라 단계 703에서 선정된 타겟 셀로 핸드오버를 진행하여 부하 균등화를 실행한다.
한편 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 통신 시스템의 개략적인 구조를 도시한 도면.
도 2는 전력 제어를 통하여 셀 커버리지를 제어하고, 이를 통해 부하 균등화를 수행하는 방법을 개념적으로 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 핸드오버 영역과 핸드오버 가능 영역을 비교한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들을 판별하는 방법을 도시하는 순서도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들을 판별하는 방법을 도시하는 순서도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들을 판별하는 방법을 도시하는 순서도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 부하 균등화를 실행하기 위한 핸드오버 절차를 설명하는 순서도.

Claims (10)

  1. 소스 셀에 포함된 단말들 중 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들을 판별하는 핸드오버 가능 단말 판별 단계;
    과부하 종류에 따라 타겟 셀을 선정하는 셀 선정 단계;
    상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 것으로 판별된 단말들 중 역 핸드오버 가능성이 있는 단말들을 필터링하는 필터링 단계; 및
    상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 것으로 판별된 단말들 중 필터링 되지 않은 단말들의 핸드오버 우선순위를 결정하는 우선순위 결정단계; 및
    상기 선정된 타겟 셀로 상기 필터링 되지 않은 단말들을 상기 우선순위에 따라 핸드오버 하는 핸드오버 실행 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 부하 균등화를 위한 기지국의 핸드오버 수행 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 핸드오버 가능 단말 판별 단계는
    상기 소스 셀에 포함된 단말들을 제어하여, 상기 소스 셀에 포함된 단말들이 일정 주기마다 상기 핸드오버 가능 영역에 위치하는지 여부를 판단하여 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 경우 상기 기지국으로 보고 메시지를 전송하도록 하는 단계; 및
    상기 보고 메시지를 전송한 단말들을 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들로 판별하는 단계;인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 부하 균등화를 위한 기지국의 핸드오버 수행 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 핸드오버 가능 단말 판별 단계는
    상기 기지국의 부하 상태를 모니터링 하는 단계;
    상기 부하 상태가 임계치를 초과하는 경우, 상기 소스 셀에 포함된 단말들로 상기 핸드오버 가능 지역에 위치하는지 여부를 판단하여 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 경우 상기 기지국으로 보고 메시지를 전송하도록 지시하는 지시자(Indicator)를 포함하는 SIB(System Information Block) 방송 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 보고 메시지를 전송한 단말들을 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들로 판별하는 단계;인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 부하 균등화를 위한 기지국의 핸드오버 수행 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 핸드오버 가능 단말 판별 단계는
    상기 소스 셀에 포함된 단말들의 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator, CQI)를 이용하여 상기 소스 셀에 포함된 단말들 중 상기 핸드오버 가능 지역에 위치할 가능성이 큰 단말들을 선별하는 단계;
    부하 상태를 모니터링 하는 단계;
    상기 부하 상태가 임계치를 초과하는 경우, 상기 선별된 단말들을 제어하여, 상기 선별된 단말들이 상기 핸드오버 가능 지역에 위치하는지 여부를 판단하여 상 기 핸드오버 가능 영역에 위치한 경우 상기 기지국으로 보고 메시지를 전송하도록 하는 단계; 및
    상기 보고 메시지를 전송한 단말들을 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들로 판별하는 단계;인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 부하 균등화를 위한 기지국의 핸드오버 수행 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 필터링 단계는
    상기 선정된 타겟 셀이 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 것으로 판별된 단말이 상기 소스 셀에 접속하기 직전에 접속했었던 셀인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 타겟 셀이 상기 직전에 접속했었던 셀로 판단된 경우, 상기 타겟 셀에서 상기 소스 셀로의 핸드오버가 부하 균등화로 인한 것인지 판단하는 단계; 및
    상기 핸드오버가 부하 균등화로 인한 것인 경우, 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 것으로 판별된 단말의 핸드오버는 수행하지 않는 단계;인 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템에서 부하 균등화를 위한 기지국의 핸드오버 수행 방법.
  6. 소스 셀을 제어하는 기지국;과
    상기 소스 셀에 포함된 단말들;을 포함하며
    상기 기지국은 상기 소스 셀에 포함된 단말들 중 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들을 판별하고, 상기 기지국의 과부하 종류에 따라 타겟 셀을 선정하고, 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들 중 역 핸드오버 가능성이 있는 단말들을 필터링하며, 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들 중 필터링 되지 않은 단말들의 핸드오버 우선순위를 결정하여, 상기 선정된 타겟 셀로 상기 필터링 되지 않은 단말들을 상기 우선순위에 따라 핸드오버 하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 소스 셀에 포함된 단말들은 일정 주기마다 상기 핸드오버 가능 영역에 위치하는지 여부를 판단하고, 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 경우, 상기 기지국으로 보고 메시지를 전송하며,
    상기 기지국은 상기 보고 메시지를 전송한 단말들을 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들로 판별하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 기지국은 자신의 부하 상태를 모니터링하고, 상기 부하 상태가 임계치를 초과하는 경우 지시자(Indicator)를 포함하는 SIB(System Information Block) 방송 메시지를 전송하고, 보고 메시지를 전송한 단말들을 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들로 판별하며,
    상기 지시자(Indicator)를 포함하는 SIB 방송 메시지를 수신한 단말은 상기 핸드오버 가능 영역에 위치하는지 여부를 판단하고, 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 경우 상기 기지국으로 상기 보고 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 기지국은 상기 소스 셀에 포함된 단말들의 채널 품질 지시자(Channel Quality Indicator, CQI)를 이용하여 상기 소스 셀에 포함된 단말들 중 상기 핸드오버 가능 지역에 위치할 가능성이 큰 단말들을 선별하고, 자신의 부하 상태를 모니터링 하여 상기 부하 상태가 임계치를 초과하는 경우, 상기 선별된 단말들을 제어하여 상기 핸드오버 가능 지역에 위치하는지 여부를 판단하도록 하고, 보고 메시지를 전송한 단말들을 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 단말들로 판별하며,
    상기 선별된 단말들은 상기 핸드오버 가능 영역에 위치하는지 여부를 판단하여, 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 경우 상기 기지국으로 상기 보고 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
  10. 제 6 항에 있어서, 상기 기지국은
    상기 선정된 타겟 셀이 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 것으로 판별된 단말이 상기 소스 셀에 접속하기 직전에 접속했었던 셀인지 여부를 판단하고, 상기 타겟 셀이 상기 직전에 접속했었던 셀로 판단된 경우, 상기 타겟 셀에서 상기 소스 셀로의 핸드오버가 부하 균등화로 인한 것인지 판단하며, 상기 핸드오버가 부하 균등화로 인한 것인 경우, 상기 핸드오버 가능 영역에 위치한 것으로 판별된 단말의 핸드오버는 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 무선 통신 시스템.
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